JP2016157356A - Wireless sensor terminal - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wireless sensor terminal having a solar cell module as a self-supporting power supply and exposed to a harsh outside environment, which is capable of favorably wirelessly transmitting a detection output of a sensor.SOLUTION: The wireless sensor terminal comprises a power supply circuit connected to a solar cell module and generating power supply voltage, a sensor receiving the power source voltage from the power supply circuit to detect an attribute of a detection object, a wireless transmission signal generation circuit for converting a detection signal of the sensor into a wireless transmission signal, and an antenna for emitting the wireless transmission signal as an electric wave. A package has a recess surrounded with a wall part. The power supply circuit, the sensor, and the wireless transmission signal generation circuit are placed in the recess so as to be covered by the solar cell module, and the antenna is buried in the wall part. When seen from the side of external light that the solar cell module receives, a face on which the solar cell module receives the external light and the wall part do not overlap each other. A lid part is joined to cover the recess of the package to thereby make a highly airtight structure.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、例えば橋梁などの高温、多湿、塩害などの過酷な外部環境に長期にわたって曝される場所に取り付けられる場合に使用して好適な無線センサ端末に関する。   The present invention relates to a wireless sensor terminal suitable for use in a case where it is attached to a place exposed to a harsh external environment such as high temperature, high humidity, salt damage such as a bridge for a long time.

例えば橋梁、トンネル、道路付帯物、法面などの道路インフラの保全のために、それら橋梁等に無線センサ端末を設置して、その無線センサ端末から送られてくるセンサ出力を収集するセンサネットワークシステムが考えられている。   For example, in order to preserve road infrastructure such as bridges, tunnels, road accessories, and slopes, a sensor network system that installs wireless sensor terminals on these bridges and collects sensor outputs sent from the wireless sensor terminals Is considered.

この種の無線センサ端末は、高温、多湿、塩害などの過酷な外部環境に長期にわたって曝される場所に取り付けられることになるので、高耐久性パッケージ構造であることが要求される。   This type of wireless sensor terminal is attached to a place exposed to a harsh external environment such as high temperature, high humidity, and salt damage for a long period of time, so that it is required to have a highly durable package structure.

この種の無線センサ端末として、例えば特許文献1(特開2013−122718号公報)には、セラミックからなるパッケージを用いて密閉型の構造とした無線センサノードが提案されている。すなわち、この特許文献1に開示される無線センサノードにおいては、図11に示すように、複数のセラミック層が積層されて構成されたパッケージ20の空洞部に、発電素子からなる電力生成手段30と、加速度センサ34と、加速度センサ34の検知信号を無線信号に変換する回路部35,37と、無線信号を電波として放射するアンテナ38が収納されている。そして、蓋部材21がパッケージ20と一体的に接合されることで、空洞部を気密封止する構成となっている。特許文献1には、蓋部材21は、金属製とされる場合のほか、セラミックで構成される場合もあることが記載されている。   As this type of wireless sensor terminal, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-122718) proposes a wireless sensor node having a sealed structure using a ceramic package. That is, in the wireless sensor node disclosed in Patent Document 1, as shown in FIG. 11, a power generation unit 30 including a power generation element is provided in a hollow portion of a package 20 configured by stacking a plurality of ceramic layers. , An acceleration sensor 34, circuit units 35 and 37 for converting a detection signal of the acceleration sensor 34 into a radio signal, and an antenna 38 that radiates the radio signal as a radio wave are housed. The lid member 21 is integrally joined to the package 20 so that the cavity is hermetically sealed. Patent Document 1 describes that the lid member 21 may be made of ceramic in addition to being made of metal.

この特許文献1の無線センサノードは、セラミックによって、気密構造としたパッケージを用いることにより、設置場所の外部環境に対する耐性を有し、外部電源に依存しないという特徴を有する。   The wireless sensor node of Patent Document 1 has a feature that it has resistance to an external environment at an installation place and does not depend on an external power source by using a package having a hermetic structure made of ceramic.

特開2013−122718号公報JP2013-122718A

特許文献1に開示されている無線センサノードでは、自立電源として振動発電素子を用いている。しかし、振動発電素子では、振動が得られない設置場所では、発電ができない。そこで、想定される外部環境においては、日照が得られることが殆どであるから、発電素子として、太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールを用いることが考えられる。その場合には、太陽電池モジュールは、できるだけ効率良く受光できるように、受光面ができるだけ大きい面積であることが望まれる。   In the wireless sensor node disclosed in Patent Document 1, a vibration power generation element is used as a self-supporting power source. However, the vibration power generation element cannot generate power in an installation place where vibration cannot be obtained. Therefore, in most of the assumed external environment, sunshine is often obtained, and therefore it is conceivable to use a solar cell module using solar cells as the power generation element. In that case, it is desirable for the solar cell module to have a light receiving surface as large as possible so that light can be received as efficiently as possible.

例えば特許文献1に記載の無線センサノードにおいて、太陽電池モジュールを発電素子として設けるようにする場合には、パッケージの内部を覆う板面部分を透光性の材料とすると共に、当該板面部分を透過してくる光をできるだけ受光するように、太陽電池モジュールはパッケージ内部を覆うように配置するのがよい。   For example, in the wireless sensor node described in Patent Document 1, when a solar cell module is provided as a power generating element, a plate surface portion covering the inside of the package is made of a light-transmitting material, and the plate surface portion is The solar cell module is preferably arranged so as to cover the inside of the package so as to receive the transmitted light as much as possible.

しかしながら、特許文献1では、アンテナがパッケージの内部の空洞部内に設けられている。太陽電池モジュールは、アンテナに対しては、送受信電波に対する阻害素子となるので、アンテナが配設されている領域には、太陽電池モジュールを配設することはできない。このため、太陽電池モジュールの受光面が、その分、小さくなってしまうという問題がある。   However, in Patent Document 1, an antenna is provided in a cavity inside the package. Since the solar cell module serves as an obstructive element for transmission / reception radio waves with respect to the antenna, the solar cell module cannot be disposed in the region where the antenna is disposed. For this reason, there exists a problem that the light-receiving surface of a solar cell module will become small by that much.

特許文献1の図5には、パッケージのリッドの裏側にアンテナが配設されている例も示されている。しかし、この場合には、アンテナが太陽電池モジュールの受光面よりも光入射側に設けられることになるので、アンテナが太陽電池モジュールの受光面への入射外光を遮断してしまい、太陽電池モジュールの受光面の全体を有効に使用できないという問題がある。   FIG. 5 of Patent Document 1 also shows an example in which an antenna is disposed on the back side of the lid of the package. However, in this case, since the antenna is provided on the light incident side with respect to the light receiving surface of the solar cell module, the antenna blocks off incident light on the light receiving surface of the solar cell module, and the solar cell module. There is a problem that the entire light receiving surface cannot be used effectively.

この発明は、以上の問題点を解決することができるようにした無線センサ端末を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a wireless sensor terminal capable of solving the above problems.

上記の課題を解決するために、請求項1の発明は、
太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールに接続され、電源電圧を生成する電源回路と、
前記電源回路からの電源電圧を受けて検知対象属性を検知するセンサと、
前記センサで検出された前記検知対象属性の情報を含む検知信号から無線送信信号を生成する無線送信信号生成回路と、
前記無線送信信号生成回路で生成された前記無線送信信号を電波として放射するアンテナと、
壁部に囲まれた凹部を備え、前記凹部に、前記太陽電池モジュールが外光を受ける面を遮蔽しないように、前記電源回路と、前記センサと、前記無線送信信号生成回路とが、配置されると共に、前記壁部内に前記アンテナが埋め込まれて設けられたパッケージと、
を備え、
前記太陽電池モジュールが受ける外光側から見たときに、前記太陽電池モジュールが前記外光を受ける面と、前記壁部とは、互いに重ならない領域とされると共に、
前記パッケージの少なくとも前記凹部を覆う部材が前記パッケージと接合されて、密閉構造とされる
ことを特徴とする無線センサ端末を提供する。
In order to solve the above problems, the invention of claim 1
A solar cell module;
A power supply circuit connected to the solar cell module and generating a power supply voltage;
A sensor for detecting a detection target attribute in response to a power supply voltage from the power supply circuit;
A wireless transmission signal generation circuit that generates a wireless transmission signal from a detection signal including information on the detection target attribute detected by the sensor;
An antenna that radiates the radio transmission signal generated by the radio transmission signal generation circuit as a radio wave;
The power supply circuit, the sensor, and the wireless transmission signal generation circuit are arranged in the recess so as not to shield the surface on which the solar cell module receives external light. And a package in which the antenna is embedded in the wall,
With
When viewed from the external light side received by the solar cell module, the surface on which the solar cell module receives the external light and the wall portion are areas that do not overlap each other,
A wireless sensor terminal is provided, wherein a member that covers at least the recess of the package is joined to the package to form a sealed structure.

上述の構成の請求項1の発明による無線センサ端末によれば、壁部に囲まれた凹部を備えるパッケージの前記凹部に、前記太陽電池モジュールが外光を受ける面を遮蔽しないように、電源回路と、センサと、無線送信信号生成回路とが、配置されると共に、壁部内にアンテナが埋め込まれて設けられる。そして、太陽電池モジュールが受ける外光側から見たときに、太陽電池モジュールが外光を受ける面と、壁部とは、互いに重ならない領域とされる。したがって、請求項1の発明によれば、太陽電池モジュールの受光面とアンテナの配置位置とは重なることはないので、太陽電池モジュールの受光面を最大限の大きさとすることができる。   According to the wireless sensor terminal of the first aspect of the invention having the above-described configuration, the power supply circuit is configured so that the surface of the solar cell module receiving external light is not shielded by the recess of the package including the recess surrounded by the wall. And a sensor and a wireless transmission signal generation circuit are disposed, and an antenna is embedded in the wall. And when it sees from the external light side which a solar cell module receives, let the surface which a solar cell module receives external light, and a wall part be an area | region which does not mutually overlap. Therefore, according to the invention of claim 1, since the light receiving surface of the solar cell module and the arrangement position of the antenna do not overlap, the light receiving surface of the solar cell module can be maximized.

また、請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記太陽電池モジュールは平板形状を備えていて、前記凹部内の、前記電源回路と、前記センサと、前記無線送信信号生成回路とが配置される領域の全体を覆うように配置されていると共に、前記少なくとも前記凹部を覆う部材は、透光性材料からなり、前記太陽電池モジュールの外光を受光する面に対向して、設けられることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the solar cell module has a flat plate shape, and the power supply circuit, the sensor, and the wireless transmission signal generation circuit in the recess are provided. The member that covers the entire region to be disposed and that covers at least the concave portion is made of a translucent material and is provided to face a surface of the solar cell module that receives external light. It is characterized by that.

この請求項2の発明によれば、太陽電池モジュールもパッケージの凹部内に収納することができる。このため、太陽電池モジュールを外部に露呈する場合に比べて、無線センサ端末としての高耐久性を実現することができる。   According to the invention of claim 2, the solar cell module can also be accommodated in the recess of the package. For this reason, compared with the case where a solar cell module is exposed outside, the high durability as a wireless sensor terminal is realizable.

また、請求項3の発明は、請求項1の発明において、前記太陽電池モジュールは、複数個の球状の太陽電池セルが透光性材料に埋め込まれた構成を有すると共に、外観がドーム状形状を有し、前記少なくとも前記凹部を覆う部材は、前記太陽電池モジュールにより兼用されることを特徴とする。   The invention of claim 3 is the invention of claim 1, wherein the solar cell module has a configuration in which a plurality of spherical solar cells are embedded in a light-transmitting material, and the appearance has a dome shape. And the member covering at least the recess is shared by the solar cell module.

この請求項3の発明によれば、太陽電池モジュールが、複数個の球状の太陽電池セルが透光性材料に埋め込まれた構成を有しているので、当該太陽電池モジュール自身をパッケージの凹部を覆う部材として、パッケージに接合されて密閉構造とすることができる。   According to the invention of claim 3, since the solar cell module has a configuration in which a plurality of spherical solar cells are embedded in the translucent material, the solar cell module itself is provided with the recess of the package. As a covering member, it can be joined to a package to form a sealed structure.

また、請求項4の発明は、請求項1〜請求項3の発明において、前記凹部には、所定の材料が、前記電源回路と、前記センサと、前記無線送信信号生成回路とが空気層に触れないように充填されていることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects of the present invention, the recess includes a predetermined material, the power supply circuit, the sensor, and the wireless transmission signal generation circuit in an air layer. It is filled so that it may not touch.

この請求項4によれば、凹部に配置されている電源回路と、前記センサと、前記無線送信信号生成回路は、充填された所定の材料で覆われて空気層に接触しないようにされる。したがって、請求項4の発明によれば、凹部に配置されている電源回路、センサ、無線送信信号生成回路に空気層が触れることはないので、湿度等に対する高耐久性を容易に実現することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, the power supply circuit, the sensor, and the wireless transmission signal generation circuit disposed in the recess are covered with the filled predetermined material so as not to contact the air layer. Therefore, according to the invention of claim 4, since the air layer does not touch the power supply circuit, sensor, and wireless transmission signal generation circuit arranged in the recess, high durability against humidity and the like can be easily realized. it can.

また、請求項5の発明は、請求項4の発明において、前記所定の材料は、前記凹部の空洞部を無くすように充填されていると共に、前記パッケージの熱伝導率以上の熱伝導率を有する材料であることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the present invention, the predetermined material is filled so as to eliminate the hollow portion of the recess, and has a thermal conductivity equal to or higher than the thermal conductivity of the package. It is a material.

この請求項5の発明においては、凹部の空洞部を無くすように充填されている所定の材料は、前記パッケージの熱伝導率以上の熱伝導率を有する材料であって放熱特性の良い材料であるので、太陽光によるパッケージ内の温度上昇を抑えることができる。このため、凹部に配置されている電源回路、センサ、無線送信信号生成回路が高温に曝されることが防止され、安定な動作を確保することができる。   In the invention of claim 5, the predetermined material filled so as to eliminate the hollow portion of the recess is a material having a thermal conductivity equal to or higher than the thermal conductivity of the package and having a good heat radiation characteristic. Therefore, the temperature rise in the package due to sunlight can be suppressed. For this reason, it is possible to prevent the power supply circuit, the sensor, and the wireless transmission signal generation circuit disposed in the recess from being exposed to high temperatures, and to ensure stable operation.

また、請求項6の発明は、請求項1〜5のいずれかに記載の発明において、前記電源回路には、前記太陽電池モジュールからの電力エネルギーを蓄電する蓄電部が設けられていることを特徴とする。   The invention according to claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 5, wherein the power supply circuit is provided with a power storage unit that stores power energy from the solar cell module. And

この請求項6の発明の無線センサ端末によれば、蓄電部により太陽電池モジュールからの電力エネルギーを蓄電するので、太陽電池モジュールが発電できる光が入射されなくなる状況においても、蓄電部に蓄積された電力エネルギーにより、動作を継続することができる。   According to the wireless sensor terminal of the invention of claim 6, since the power energy from the solar cell module is stored by the power storage unit, it is stored in the power storage unit even in a situation where light that can be generated by the solar cell module is not incident. The operation can be continued by the electric power energy.

この発明による無線センサ端末によれば、壁部に囲まれた凹部を備えるパッケージの前記凹部内にアンテナが埋め込まれて設けられ、太陽電池モジュールが受ける外光側から見たときに、太陽電池モジュールが外光を受ける面と、壁部とは、互いに重ならない領域とされるので、太陽電池モジュールの受光面とアンテナの配置位置とは重なることはなく、太陽電池モジュールの受光面を最大限の大きさとすることができる。   According to the wireless sensor terminal of the present invention, the antenna is embedded in the recess of the package including the recess surrounded by the wall, and the solar cell module is viewed from the outside light received by the solar cell module. Since the surface receiving the external light and the wall portion do not overlap each other, the light receiving surface of the solar cell module and the arrangement position of the antenna do not overlap, and the light receiving surface of the solar cell module is maximized. It can be a size.

この発明による無線センサ端末の第1の実施形態の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of 1st Embodiment of the wireless sensor terminal by this invention. この発明による無線センサ端末の第1の実施形態の電子回路構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of an electronic circuit structure of 1st Embodiment of the wireless sensor terminal by this invention. この発明による無線センサ端末の第1の実施形態の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of a structure of 1st Embodiment of the wireless sensor terminal by this invention. この発明による無線センサ端末の第1の実施形態の要部の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structural example of the principal part of 1st Embodiment of the wireless sensor terminal by this invention. この発明による無線センサ端末の第1の実施形態の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of a structure of 1st Embodiment of the wireless sensor terminal by this invention. この発明による無線センサ端末の第1の実施形態における封止結合方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the sealing coupling | bonding method in 1st Embodiment of the wireless sensor terminal by this invention. この発明による無線センサ端末の第2の実施形態の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of 2nd Embodiment of the wireless sensor terminal by this invention. この発明による無線センサ端末の他の実施形態の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of other embodiment of the wireless sensor terminal by this invention. この発明による無線センサ端末の他の実施形態の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of other embodiment of the wireless sensor terminal by this invention. この発明による無線センサ端末の他の実施形態の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of other embodiment of the wireless sensor terminal by this invention. 従来の無線センサ端末の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structural example of the conventional wireless sensor terminal.

以下、この発明による無線センサ端末の幾つかの実施形態を、図を参照しながら説明する。   Several embodiments of a wireless sensor terminal according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

[第1の実施形態]
図1は、この発明の第1の実施形態の無線センサ端末100の構成例を説明するための図である。この第1の実施形態の無線センサ端末100は、外観がほぼ扁平な直方体形状を備えるパッケージ101内に、無線センサ端末100を構成する各電子回路部品が設けられて構成されたものである。図1(B)は、後述するように、パッケージ101を、外光を取り込む側の面に直交する方向から見たときの無線センサ端末100を示す図である。また、図1(A)は、図1(B)におけるA−A線断面図であり、パッケージ101内の構成例を説明するための図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration example of a wireless sensor terminal 100 according to the first embodiment of the present invention. The wireless sensor terminal 100 according to the first embodiment is configured by providing each electronic circuit component constituting the wireless sensor terminal 100 in a package 101 having a rectangular parallelepiped shape whose appearance is substantially flat. FIG. 1B is a diagram showing the wireless sensor terminal 100 when the package 101 is viewed from a direction orthogonal to the surface on the side of taking in external light, as will be described later. FIG. 1A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1B and is a diagram for describing a configuration example in the package 101.

パッケージ101は、塩害、高温・高湿のような過酷な外部環境に長期に曝されても内部回路の性能を維持できる高耐久性の材料、この実施形態では、非金属材料であって、ガラスと比較して強靭性を備え、軽量で、かつ、電気的絶縁性を有するセラミック材料で構成されている。そして、図1(A)に示すように、パッケージ101は、上部が開口とされ、壁部102Wにより囲まれた凹部104を有する箱型のパッケージ本体102と、蓋部103とからなる。   The package 101 is a highly durable material capable of maintaining the performance of the internal circuit even when exposed to a harsh external environment such as salt damage, high temperature and high humidity. In this embodiment, the package 101 is a non-metallic material, Compared to the above, it is made of a ceramic material that has toughness, is lightweight, and has electrical insulation. As shown in FIG. 1A, the package 101 includes a box-shaped package main body 102 having an opening at the top and a recess 104 surrounded by a wall 102W, and a lid 103.

パッケージ本体102は、この実施形態では、LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics:低温同時焼成セラミックス)基板を積層した構成とされている。また、蓋部103は、透光性セラミック材料で構成されている。蓋部103は、パッケージ本体102に対して、その壁部102Wの端面において、後で詳述する低融点ガラス溶融による接合部材105を介して接合されており、これにより、パッケージ101は、高気密封止接合された構造とされている。   In this embodiment, the package main body 102 is configured by stacking LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics) substrates. The lid 103 is made of a translucent ceramic material. The lid 103 is bonded to the package main body 102 at the end surface of the wall 102W via a bonding member 105 by low melting glass melting described in detail later. The structure is hermetically sealed.

この実施形態では、パッケージ本体102には、自立電源を含む電源系と、振動センサや温度センサなどの複数個のセンサで外部環境因子を検出し、その検出出力を無線送信するための信号処理回路系とからなる電子回路が収納されている。この電子回路の主要な部品は、パッケージ本体102の凹部104に収納される。ただし、後述するように、無線通信用のアンテナは、パッケージ本体102の壁部102Wに埋め込まれて設けられる。そして、埋め込まれるアンテナは、セラミック層の少なくとも一層を貫通するビア内に充填される導体で形成されたり、セラミック層の間にパターン形状で形成されたり、ビアとパターンの組み合わせで形成される。   In this embodiment, the package main body 102 includes a signal processing circuit for detecting external environmental factors using a power supply system including a self-supporting power source and a plurality of sensors such as a vibration sensor and a temperature sensor, and wirelessly transmitting the detection output. An electronic circuit comprising the system is accommodated. Main components of this electronic circuit are accommodated in the recess 104 of the package body 102. However, as will be described later, the antenna for wireless communication is provided embedded in the wall 102W of the package body 102. The antenna to be embedded is formed of a conductor filled in vias penetrating at least one layer of the ceramic layer, formed in a pattern shape between the ceramic layers, or formed by a combination of vias and patterns.

[電子回路構成例]
図2は、この実施形態の無線センサ端末100の電子回路の構成例を示すブロック図である。この図2に示すように、この実施形態の無線センサ端末100の電源系200は、電源制御回路201に対して第1の自立電源の例としての太陽電池モジュール202と、第2の自立電源の例としての振動発電素子203と、蓄電用キャパシタ204とが接続されて構成されている。
[Electronic circuit configuration example]
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of an electronic circuit of the wireless sensor terminal 100 of this embodiment. As shown in FIG. 2, the power supply system 200 of the wireless sensor terminal 100 of this embodiment includes a solar cell module 202 as an example of a first self-sustained power supply with respect to the power supply control circuit 201 and a second self-supported power supply. A vibration power generation element 203 as an example and a storage capacitor 204 are connected to each other.

また、信号処理回路系210は、無線センサ端末100の全体を制御するための処理制御回路211に対して振動センサ212、トリガセンサ213、温度センサ214などの複数個のセンサが接続されると共に、通信制御回路215が接続されて構成されている。通信制御回路215には、アンテナ216が接続されている。そして、処理制御回路211に対しては、電源制御回路201も接続されている。   In the signal processing circuit system 210, a plurality of sensors such as a vibration sensor 212, a trigger sensor 213, and a temperature sensor 214 are connected to a processing control circuit 211 for controlling the entire wireless sensor terminal 100. A communication control circuit 215 is connected. An antenna 216 is connected to the communication control circuit 215. A power supply control circuit 201 is also connected to the processing control circuit 211.

太陽電池モジュール202は、この実施形態では、1または複数個の平板形状の太陽電池セルが面状に配列されて矩形状に構成されている。振動発電素子203は、例えば圧電素子を用いたMEMS(Micro Electro Mechanical System)として構成される。なお、この振動発電素子203は、振動センサ212と兼用することができる。   In this embodiment, the solar cell module 202 has a rectangular shape in which one or a plurality of flat-plate solar cells are arranged in a planar shape. The vibration power generation element 203 is configured as, for example, a MEMS (Micro Electro Mechanical System) using a piezoelectric element. The vibration power generation element 203 can also be used as the vibration sensor 212.

蓄電用キャパシタ204は、この例では、1個のキャパシタ(コンデンサ)で構成されるが、複数個のキャパシタで構成してもよい。また、蓄電用キャパシタ204は、電気二重層コンデンサで構成してもよい。   In this example, the storage capacitor 204 is composed of one capacitor (capacitor), but may be composed of a plurality of capacitors. Further, the power storage capacitor 204 may be formed of an electric double layer capacitor.

電源制御回路201は、この例では、エネルギーマネージメントLSI(Large Scale Integration)として構成されており、太陽電池モジュール202からの発電電圧や振動発電素子203からの発電電圧を受けて、無線センサ端末100の電源電圧を生成すると共に、余剰の電力により、蓄電用キャパシタ204への蓄電を行う。電源制御回路201は、太陽電池モジュール202からの発電電圧や振動発電素子203からの発電電圧から電源電圧が生成することができないときには、蓄電用キャパシタ204に蓄電されている蓄電電圧を電源電圧として使用するようにする。このような電源制御をすることで、無線センサ端末100が長寿命で動作を維持することができるように電源制御がなされる。   In this example, the power supply control circuit 201 is configured as an energy management LSI (Large Scale Integration), receives the power generation voltage from the solar cell module 202 and the power generation voltage from the vibration power generation element 203, and While generating the power supply voltage, the power storage capacitor 204 is charged with surplus power. When the power supply voltage cannot be generated from the power generation voltage from the solar cell module 202 or the power generation voltage from the vibration power generation element 203, the power supply control circuit 201 uses the power storage voltage stored in the power storage capacitor 204 as the power supply voltage. To do. By performing such power control, power control is performed so that the wireless sensor terminal 100 can maintain operation with a long lifetime.

振動センサ212は、当該無線センサ端末100が取り付けられた場所の振動を検知対象属性として検出するためのもので、この例では、MEMSセンサの構成とされている。トリガセンサ213は、無線センサ端末100に加わる衝撃など、突発的な事象を検知対象属性として検出するためのもので、これもこの例ではMEMSセンサの構成とされている。温度センサ214は、無線センサ端末100のパッケージ本体102の凹部104内の温度を検知対象属性として検出するためのもので、これもこの例では、MEMSセンサの構成とされている。   The vibration sensor 212 is for detecting the vibration of the place where the wireless sensor terminal 100 is attached as a detection target attribute. In this example, the vibration sensor 212 is configured as a MEMS sensor. The trigger sensor 213 is for detecting a sudden event such as an impact applied to the wireless sensor terminal 100 as a detection target attribute, and is also configured as a MEMS sensor in this example. The temperature sensor 214 is for detecting the temperature in the recess 104 of the package body 102 of the wireless sensor terminal 100 as a detection target attribute, and this is also configured as a MEMS sensor in this example.

処理制御回路211は、この例では、例えばMPU(Micro Processor Unit;マイクロプロセッサユニット)で構成されている。そして、処理制御回路211は、時間管理機能を有し、予め定められている適宜のタイミングで振動センサ212や温度センサ214で検出された振動情報や、温度情報を取り込む。そして、処理制御回路211は、取り込んだ振動情報や温度情報から、送信情報を生成し、通信制御回路215を通じて外部に無線送信する。なお、この例では、無線送信信号生成回路は、処理制御回路211と、通信制御回路215とで構成されることになる。   In this example, the processing control circuit 211 is configured by, for example, an MPU (Micro Processor Unit). The processing control circuit 211 has a time management function, and takes in vibration information and temperature information detected by the vibration sensor 212 and the temperature sensor 214 at a predetermined timing. Then, the processing control circuit 211 generates transmission information from the captured vibration information and temperature information, and wirelessly transmits the transmission information to the outside through the communication control circuit 215. In this example, the wireless transmission signal generation circuit includes a processing control circuit 211 and a communication control circuit 215.

この実施形態では、振動センサ212や温度センサ214に基づく送信情報の生成及び無線送信は、処理制御回路211での時間管理に基づいて、間欠的に実行される。また、処理制御回路211は、トリガセンサ213の検出出力を監視して、突発的な事象を検出したときには、その検出した時点で、トリガセンサ213の検出出力に基づく送信情報を生成し、通信制御回路215を通じて外部に無線送信する。   In this embodiment, transmission information generation and wireless transmission based on the vibration sensor 212 and the temperature sensor 214 are intermittently executed based on time management in the processing control circuit 211. Further, the processing control circuit 211 monitors the detection output of the trigger sensor 213, and when a sudden event is detected, the processing control circuit 211 generates transmission information based on the detection output of the trigger sensor 213 at the time of detection, and performs communication control. Wireless transmission to the outside through the circuit 215.

処理制御回路211は、また、電源制御回路201と協働して、振動センサ212、トリガセンサ213、温度センサ214、通信制御回路215に対する電源供給制御を行って、無線センサ端末100における電源電圧の省エネ制御を実行するようにする。   The processing control circuit 211 also cooperates with the power supply control circuit 201 to perform power supply control to the vibration sensor 212, the trigger sensor 213, the temperature sensor 214, and the communication control circuit 215, and to control the power supply voltage in the wireless sensor terminal 100. Execute energy-saving control.

通信制御回路215は、処理制御回路211からの送信情報を、所定の変調方式の信号に変換して、アンテナ216を通じて無線送信する無線送信信号を生成する。この例では、無線送信信号は、搬送波周波数(キャリア周波数)が920MHzとされている。なお、この実施形態では、通信制御回路215は、送信機能のみではなく、受信機能も備えており、処理制御回路211は、外部から通信制御回路215を通じて受信した信号を処理する無線受信信号処理回路及び当該無線受信信号処理回路での処理結果に基づいて、所定の制御を行う制御処理回路の機能も備える。   The communication control circuit 215 converts the transmission information from the processing control circuit 211 into a signal of a predetermined modulation method, and generates a wireless transmission signal that is wirelessly transmitted through the antenna 216. In this example, the radio transmission signal has a carrier frequency (carrier frequency) of 920 MHz. In this embodiment, the communication control circuit 215 has not only a transmission function but also a reception function, and the processing control circuit 211 processes a signal received from the outside through the communication control circuit 215. And a function of a control processing circuit for performing predetermined control based on a processing result in the wireless reception signal processing circuit.

[パッケージ101における電子回路部品の配置例]
この例においては、図1(A)に示すように、パッケージ本体102の壁部102Wの凹部104側となる内側の面は、凹部104の底面から所定の高さh1までは、凹部104側に張り出すように構成されている。なお、高さh1は、凹部104の深さ、すなわち、凹部104の底面からパッケージ本体102の壁部102Wの端面までの距離に相当する高さh0よりも低い(h1<h0)ものとされる。
[Example of arrangement of electronic circuit components in package 101]
In this example, as shown in FIG. 1A, the inner surface on the recess 104 side of the wall 102W of the package main body 102 is on the recess 104 side from the bottom surface of the recess 104 to a predetermined height h1. It is configured to overhang. The height h1 is lower than the height h0 corresponding to the depth of the recess 104, that is, the distance from the bottom surface of the recess 104 to the end surface of the wall 102W of the package body 102 (h1 <h0). .

これにより、パッケージ本体102の凹部104には、図1(A)に示すように階段状となる段差部106が設けられている。この段差部106は、図1(B)に示すように、パッケージ本体102の4辺の壁部102Wの内側の全てに亘って形成されている。したがって、凹部104は、段差部106で囲まれる断面積が小さい小凹部104aと、段差部106以外の部分の壁部102Wで囲ませる断面積が大きい大凹部104bとを有するものとなる。   Thus, a stepped portion 106 having a step shape is provided in the recess 104 of the package body 102 as shown in FIG. As shown in FIG. 1B, the stepped portion 106 is formed over the entire inner side of the four side wall portions 102W of the package main body 102. Therefore, the concave portion 104 has a small concave portion 104a surrounded by the step portion 106 and having a small cross-sectional area, and a large concave portion 104b surrounded by the wall portion 102W other than the step portion 106.

そして、この例では、小凹部104a内の底面部に、太陽電池モジュール202と、アンテナ216以外の、電源制御回路201、振動発電素子203、蓄電用キャパシタ204、処理制御回路211、振動センサ212、トリガセンサ213、温度センサ214、通信制御回路215が配置される。なお、図1(A)では、便宜上、処理制御回路211、振動センサ212、温度センサ214のみを示している。   In this example, the power source control circuit 201, the vibration power generation element 203, the storage capacitor 204, the processing control circuit 211, the vibration sensor 212, other than the solar cell module 202 and the antenna 216, are formed on the bottom surface in the small recess 104 a. A trigger sensor 213, a temperature sensor 214, and a communication control circuit 215 are arranged. In FIG. 1A, only the process control circuit 211, the vibration sensor 212, and the temperature sensor 214 are shown for convenience.

前述したように、この実施形態では、パッケージ本体102は、LTCC基板を積層することで構成されている。そして、図3に示すように、積層されるLTCC基板102a,102b,102c,102d,・・・の間に導体パターン107a,107b,107c,107d,・・・を設けると共に、LTCC基板102a,102b,102c,102d,・・・のそれぞれに導体を充填したビア108a,108b,108c,108d,・・・を必要な箇所に設けることで、図2に示した各電子回路部品間の電気的接続を行うようにしている。   As described above, in this embodiment, the package body 102 is configured by stacking LTCC substrates. As shown in FIG. 3, conductor patterns 107a, 107b, 107c, 107d,... Are provided between the LTCC substrates 102a, 102b, 102c, 102d,. , 102c, 102d,... Are electrically connected between the electronic circuit components shown in FIG. 2 by providing vias 108a, 108b, 108c, 108d,. Like to do.

また、LTCC基板からなる壁部102Wには、小凹部104aに配設されている電源制御回路201と太陽電池モジュール202との電気的な接続のための導体が充填されているビアが設けられており、段差部106の端面において、太陽電池モジュール202の端子との電気的な接続がなされる。   The wall portion 102W made of the LTCC substrate is provided with a via filled with a conductor for electrical connection between the power supply control circuit 201 and the solar cell module 202 disposed in the small recess 104a. In addition, electrical connection with the terminals of the solar cell module 202 is made at the end face of the stepped portion 106.

そして、アンテナ216は、図1及び図4に示すように、パッケージ本体102の壁部102W内に埋め込まれるようにしてパッケージ101に配置される。この実施形態では、アンテナ216は、2個の棒状の導体216a及び216bで構成され、無指向性となるように構成される。すなわち、この例では、棒状の導体216aは、その軸心方向が壁部102Wの高さ方向に沿った方向となるように配置され、また、棒状の導体216bは、その軸心方向が壁部102Wの高さ方向に直交する方向となるように配置される。   As shown in FIGS. 1 and 4, the antenna 216 is disposed in the package 101 so as to be embedded in the wall portion 102 </ b> W of the package body 102. In this embodiment, the antenna 216 is composed of two rod-shaped conductors 216a and 216b, and is configured to be omnidirectional. That is, in this example, the rod-shaped conductor 216a is arranged so that the axial direction thereof is a direction along the height direction of the wall portion 102W, and the rod-shaped conductor 216b is arranged such that its axial direction is the wall portion. It arrange | positions so that it may become a direction orthogonal to the height direction of 102W.

このように2個の棒状の導体216a及び216bを配置したことにより、アンテナ216の指向特性は、これら2個の棒状の導体216a及び216bのそれぞれで構成されるアンテナの指向特性を合成したものとなるので、ほぼ無指向性を有するものとすることができる。   By arranging the two rod-shaped conductors 216a and 216b as described above, the directivity characteristics of the antenna 216 are obtained by combining the directivity characteristics of the antenna constituted by the two rod-shaped conductors 216a and 216b, respectively. Therefore, it can be made almost non-directional.

これらの棒状の導体216a及び216bは、LTCC基板を積層することで壁部102Wを形成する際に、複数層のLTCC基板の少なくとも一層を貫通するビア内に導体を充填することで、壁部102W内に収容されるようにされる。そして、棒状の導体216a及び216bと通信制御回路215との電気的な接続も、図3に示したように、積層されたLTCC基板間の導体パターン(図1では導体パターン107iとして示す)により行う。   These rod-shaped conductors 216a and 216b are formed by filling conductors into vias penetrating at least one layer of the LTCC substrate when the wall portion 102W is formed by stacking the LTCC substrates. To be contained within. Then, the electrical connection between the rod-shaped conductors 216a and 216b and the communication control circuit 215 is also performed by a conductor pattern (shown as a conductor pattern 107i in FIG. 1) between the stacked LTCC substrates as shown in FIG. .

そして、この実施形態の太陽電池モジュール202は、前述したように、矩形の平板形状を有するが、当該矩形の形状部分は、凹部104と相似形とされる。そして、太陽電池モジュール202の大きさ(面積)は、パッケージ本体102の凹部104の小凹部104aの断面積よりも大きく、大凹部104bの断面積よりも小さいものとされる。そして、太陽電池モジュール202は、その周囲部分が、段差部106の端面の部分と衝合する状態で、大凹部104b内に収納される。なお、前記高さh0と高さh1との差、すなわち、大凹部104bの深さ(=h0−h1)は、太陽電池モジュール202の厚さよりも大きくなるように選定されている。   The solar cell module 202 of this embodiment has a rectangular flat plate shape as described above, and the rectangular shape portion is similar to the recess 104. The size (area) of the solar cell module 202 is larger than the cross-sectional area of the small recess 104a of the recess 104 of the package body 102 and smaller than the cross-sectional area of the large recess 104b. And the solar cell module 202 is accommodated in the large recessed part 104b in the state which the peripheral part collided with the part of the end surface of the level | step-difference part 106. FIG. The difference between the height h0 and the height h1, that is, the depth of the large recess 104b (= h0−h1) is selected to be larger than the thickness of the solar cell module 202.

したがって、太陽電池モジュール202は、パッケージ本体102の大凹部104b内にすっぽりと収まる。このため、蓋部103に直交する方向から見たとき、太陽電池モジュール202の配設位置は、アンテナ216を構成する2個の棒状の導体216a,216bが埋め込まれているパッケージ本体102の壁部102Wとは重ならないようになる。すなわち、アンテナ216は、太陽電池モジュール202には、全く邪魔されることなく、無線電波の送受信が可能の状態となる。   Therefore, the solar cell module 202 fits in the large recess 104b of the package body 102. For this reason, when viewed from the direction orthogonal to the lid 103, the solar cell module 202 is disposed at the wall portion of the package body 102 in which the two rod-shaped conductors 216 a and 216 b constituting the antenna 216 are embedded. It will not overlap with 102W. In other words, the antenna 216 is in a state where it can transmit and receive radio waves without being disturbed by the solar cell module 202 at all.

太陽電池モジュール202は、壁部102Wに設けられているビアからなる導体を介して、小凹部104aに配設されている電源制御回路201に電気的にされると共に、段差部106の端面において、例えば接着材などにより接合されて、小凹部104aは、密閉された状態となる。   The solar cell module 202 is electrically connected to the power supply control circuit 201 disposed in the small recess 104a through a conductor formed of a via provided in the wall 102W, and at the end surface of the step 106. For example, the small concave portion 104a is sealed by bonding with an adhesive or the like.

この場合に、小凹部104aには、少なくとも電子回路部品が空気層に触れることがなくなるように所定の充填材109、例えば樹脂が充填される。この充填材109の充填により、小凹部104a内に配設されている電子回路部品は空気層に触れなくなるので、水分や湿気によって、小凹部104a内の電子回路部品にサビや腐食が生じないようになり、長期にわたる気密性を有することができる。特に、振動センサ212及び振動発電素子203は、MEMS素子として構成されるが、後述するパッケージ101の気密性と相まって、その特性の劣化を防ぎ、性能を維持することができる。   In this case, the small recess 104a is filled with a predetermined filler 109, for example, a resin so that at least the electronic circuit component does not touch the air layer. By filling the filling material 109, the electronic circuit components disposed in the small recess 104a do not touch the air layer, so that the electronic circuit components in the small recess 104a are not rusted or corroded by moisture or moisture. And can have long-term airtightness. In particular, the vibration sensor 212 and the vibration power generation element 203 are configured as MEMS elements, but coupled with the airtightness of the package 101 to be described later, it is possible to prevent deterioration of the characteristics and maintain performance.

更に、この実施形態では、充填材109は、パッケージ本体102を構成するセラミック材料(LTCC基板)の熱伝導率以上の高い熱伝導率である高放熱材料で構成される。パッケージ本体102の熱伝導率が2W/mkであるが、充填材109は、この例では、その2倍の熱伝導率である4W/mk以上の材料が用いられる。これにより、セラミック材料からなるパッケージ101自体が、熱伝導率が高く高放熱材料であることと相まって、小凹部104a内の温度の上昇を抑えて、小凹部104a内の電子回路部品が安定した動作を確保することができるようになる。   Further, in this embodiment, the filler 109 is made of a high heat dissipation material having a high thermal conductivity that is equal to or higher than the thermal conductivity of the ceramic material (LTCC substrate) constituting the package body 102. The package body 102 has a thermal conductivity of 2 W / mk. In this example, the filler 109 is made of a material having a thermal conductivity of 4 W / mk, which is twice that of the filler 109. As a result, the package 101 itself made of a ceramic material is coupled with the fact that it has a high thermal conductivity and is a high heat dissipation material, so that the temperature rise in the small recess 104a is suppressed and the electronic circuit components in the small recess 104a operate stably. Can be secured.

なお、太陽電池モジュール202で覆われる小凹部104aに充填材109を充填する方法の例としては、例えばゲル状の樹脂からなる充填材109により小凹部104a内を満たしておき、その上から太陽電池モジュール202を、段差部106において接合して、小凹部104aを密閉するようにする方法を用いる。この場合に、充填材109により小凹部104a内の電子回路部品が空気層に触れないようにすればよいので、太陽電池モジュール202との間では、僅かな空間の隙間があってもよい。   In addition, as an example of the method of filling the small concave portion 104a covered with the solar cell module 202 with the filler 109, the small concave portion 104a is filled with the filler 109 made of, for example, a gel-like resin, and the solar cell is formed thereon. A method is used in which the module 202 is joined at the step 106 to seal the small recess 104a. In this case, it is only necessary to prevent the electronic circuit components in the small recess 104 a from touching the air layer by the filler 109, so that there may be a slight space gap between the solar cell module 202 and the solar cell module 202.

また、太陽電池モジュール202で覆われる小凹部104aに充填材109を充填する方法の例としては、段差部106の一部に、段差部106の端面と小凹部104aに対面する側壁面との間を連通する孔(注入孔と空気抜き孔)を形成しておき、太陽電池モジュール202で覆って小凹部104aを密閉した後に、形成されている段差部106の孔を通じて液状の充填材109を注入し、充填が終了したら、段差部106に形成されている孔を塞ぐようにする方法を用いるようにしてもよい。   In addition, as an example of a method of filling the small concave portion 104a covered with the solar cell module 202 with the filler 109, a part of the step portion 106 is provided between the end surface of the step portion 106 and the side wall surface facing the small concave portion 104a. After forming holes (injection holes and air vent holes) communicating with the solar cell module 202 and sealing the small recesses 104a, the liquid filler 109 is injected through the holes in the formed step portions 106. When the filling is finished, a method of closing the hole formed in the stepped portion 106 may be used.

以上のようにして、電子回路部品が小凹部104aに配置されると共に、小凹部104a内が充填材109で充填され、太陽電池モジュール202により小凹部104aが密閉されるようにされた後、パッケージ本体102に対して蓋部103が封止接合されることで、凹部104が密閉されて、パッケージ101は気密性を有するものとなる。   As described above, the electronic circuit component is arranged in the small recess 104a, the inside of the small recess 104a is filled with the filler 109, and the small recess 104a is sealed by the solar cell module 202. When the lid 103 is sealed and bonded to the main body 102, the recess 104 is sealed, and the package 101 has airtightness.

この場合に、蓋部103は、前述したように、凹部104内の太陽電池モジュール202への入射光を透過させる必要があるので、この実施形態では、透光性セラミック(アルミナ)で構成される。この透光性セラミック材料は、ガラスと比較して強靭性を備え、軽量でかつ電気的絶縁性を持ち、光透過性を有する。この蓋部103を構成する透光性セラミックとガラスとの主な特性の比較表を図5に示す。   In this case, as described above, the lid 103 needs to transmit the incident light to the solar cell module 202 in the recess 104, and therefore, in this embodiment, the lid 103 is made of a translucent ceramic (alumina). . This translucent ceramic material has toughness as compared with glass, is light in weight, has electrical insulation, and has optical transparency. FIG. 5 shows a comparison table of main characteristics between the translucent ceramic and glass constituting the lid portion 103.

図5の表から明らかなように、透光性セラミックからなる蓋部103は、ガラスよりも熱伝導率が高く、また、パッケージ本体102を構成するセラミック材料であるLTCCの熱伝導率(4W/mk)よりも高いので、入射光により大凹部104bの空間の温度が上昇しても、この蓋部103を通じて効率よく放熱されるという効果を奏する。更に、透光性セラミックは、ガラスよりも耐熱性が高いので、この実施形態では、この耐熱性の高さを利用して、透光性セラミックからなる蓋部103を、パッケージ本体102の壁部102Wの端面に、例えばレーザーによる局所加熱で低温・高気密封止接合をするようにする。   As is apparent from the table of FIG. 5, the lid 103 made of translucent ceramic has higher thermal conductivity than glass, and the thermal conductivity (4 W / of LTCC) which is a ceramic material constituting the package body 102. mk), even if the temperature of the space of the large concave portion 104b rises due to incident light, there is an effect that heat is efficiently radiated through the lid portion 103. Furthermore, since the translucent ceramic has a higher heat resistance than glass, in this embodiment, the lid 103 made of the translucent ceramic is attached to the wall portion of the package body 102 by utilizing this high heat resistance. For example, a low-temperature, high-airtight sealing connection is performed on the end face of 102 W by, for example, local heating using a laser.

パッケージ本体102と蓋部103とを接合部材を用いて接合する場合、従来は、パッケージ本体102及び蓋部103の全体に対して接合部材の溶融温度よりも高い温度となるように熱を加えることで当該接合部材を溶融させ、その後冷却することで接合部材を固化させるようにする。しかし、この方法では、パッケージ101全体の温度が高くなって、小凹部104a内部に搭載される電子回路部品の実装に半田が使用できなくなり、実装コストが高くなってしまう。   When the package body 102 and the lid portion 103 are joined using a joining member, conventionally, heat is applied to the entire package body 102 and the lid portion 103 so that the temperature is higher than the melting temperature of the joining member. Then, the joining member is melted and then cooled to solidify the joining member. However, with this method, the temperature of the entire package 101 becomes high, and solder cannot be used for mounting electronic circuit components mounted inside the small recess 104a, resulting in an increase in mounting cost.

そこで、この実施形態では、図6に示すように、蓋部103の周縁の、パッケージ本体102の壁部102Wの端面との接合部のみを、レーザーLZにより加熱することで、パッケージ本体102に対して蓋部103を封止接合するようにする。そして、この実施形態では、パッケージ本体102の壁部102Wの端面と、蓋部103との間に設ける接合部材105としては、低融点材料、この例では、低融点ガラスを用いる。   Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 6, only the joint of the peripheral edge of the lid 103 and the end surface of the wall 102 </ b> W of the package main body 102 is heated by the laser LZ, so that the package main body 102 is heated. Then, the lid 103 is sealed and joined. In this embodiment, a low melting point material, in this example, a low melting point glass is used as the bonding member 105 provided between the end surface of the wall 102W of the package body 102 and the lid 103.

さらに、この実施形態では、パッケージ本体102の壁部102Wには、レーザーLZによる熱を放熱するための放熱ビア110が、複数層のLTCC基板の少なくとも一層を貫通するビア内に導体を充填することで埋め込まれて設けられている。この例では、放熱ビア110は、壁部102Wを構成する複数層のLTCCの全層を貫通し、端部がパッケージ本体102の壁部102Wの端面に露呈して放熱し易くなるように設けられている。   Furthermore, in this embodiment, the heat radiation via 110 for radiating the heat generated by the laser LZ fills the wall portion 102W of the package body 102 with a conductor in the via that penetrates at least one layer of the LTCC substrate. Embedded and provided. In this example, the heat radiating via 110 is provided so as to penetrate through all the layers of the LTCC constituting the wall portion 102W and to expose the end portion to the end surface of the wall portion 102W of the package main body 102 so as to facilitate heat dissipation. ing.

この放熱ビア110は、パッケージ本体102を構成するセラミック材料(LTCC基板)の熱伝導率以上の高い熱伝導率であって放熱特性の良い導体が、当該ビア内に充電されて構成されている。この例では、熱伝導率が、LTCC基板の熱伝導率の2倍の熱伝導率である4W/mk以上の材料、例えば銀がビア内に充填されて構成されている。この放熱ビア110は、図1(B)に示すように、パッケージ本体102の壁部102Wに、所定間隔で、複数個が埋め込まれて設けられている。   The heat radiating via 110 is configured by charging a conductor having a high thermal conductivity higher than the thermal conductivity of the ceramic material (LTCC substrate) constituting the package body 102 and having a good heat radiating property in the via. In this example, the via is filled with a material having a thermal conductivity of 4 W / mk or more, for example, silver, which is twice the thermal conductivity of the LTCC substrate. As shown in FIG. 1B, a plurality of the heat radiating vias 110 are provided in a wall portion 102W of the package main body 102 at a predetermined interval.

パッケージ本体102に対して蓋部103を封止接合する際には、この例では、図6に示すように、レーザーLZを、蓋部103に直交する方向から、当該蓋部103の周縁に沿って走査するように照射する。すると、蓋部103とパッケージ本体102の壁部102Wの端面との間の低融点ガラスからなる接合部材105が溶融し、蓋部103とパッケージ本体102の壁部102Wの端面とを接合する状態となる。その後、レーザーLZの照射が停止されることで接合部分が冷却され、低融点ガラスが固化して、蓋部103とパッケージ本体102が接合され、密閉構造のパッケージ101となる。   When sealing and bonding the lid 103 to the package body 102, in this example, as shown in FIG. 6, the laser LZ is directed along the periphery of the lid 103 from the direction orthogonal to the lid 103. Irradiate to scan. Then, the joining member 105 made of low-melting glass between the lid 103 and the end surface of the wall 102W of the package main body 102 is melted, and the lid 103 and the end surface of the wall 102W of the package main body 102 are joined. Become. Thereafter, the irradiation of the laser LZ is stopped to cool the bonded portion, the low melting point glass is solidified, the lid portion 103 and the package body 102 are bonded, and the package 101 having a sealed structure is obtained.

この場合に、レーザーLZの照射によりパッケージ本体102の壁部102Wが加熱されるが、加熱が局所的であることと、接合部材105が低融点ガラスであることと、複数個の放熱ビア110の存在によりパッケージ本体102の壁部102Wが効率良く放熱されることにより、パッケージ本体102の小凹部104a内に収納されている電子回路部品同士の電気的な接続に半田が使用されていても、当該半田が溶け出すような高温にはならず、部品間の電気的な接続に不具合が生じることはない。   In this case, the wall 102W of the package main body 102 is heated by the irradiation of the laser LZ. However, the heating is local, the bonding member 105 is low-melting glass, and the plurality of heat dissipation vias 110 are formed. Even if the solder is used for the electrical connection between the electronic circuit components housed in the small recesses 104a of the package body 102 by efficiently radiating the wall 102W of the package body 102 due to the presence, The temperature does not become so high that the solder melts, and there is no problem with the electrical connection between the components.

なお、図1(B)に示すように、この実施形態の無線センサ端末100は、パッケージ本体102の底部側には、パッケージ本体102の壁部102Wよりも、当該壁部102Wに直交する方向に突出するように、鍔部102Fが形成されている。そして、この鍔部102Fに取り付け用の貫通孔102Fa,102Fb,102Fc,102Fdが形成されており、この貫通孔102Fa,102Fb,102Fc,102Fd及び取り付け対象部に穿かれた貫通孔を介して、例えば、セラミックからなるボルトを貫通させ、セラミックからなるナットで固定するようにすることができるようにしている。   As shown in FIG. 1B, in the wireless sensor terminal 100 of this embodiment, the bottom side of the package body 102 is closer to the wall portion 102W than the wall portion 102W of the package body 102. A flange 102F is formed so as to protrude. And the through-hole 102Fa, 102Fb, 102Fc, 102Fd for attachment is formed in this collar part 102F, Through this through-hole 102Fa, 102Fb, 102Fc, 102Fd and the through-hole pierced by the attachment object part, for example, A bolt made of ceramic is allowed to pass through and can be fixed with a nut made of ceramic.

取り付け対象部に貫通孔を穿つことができない場合には、パッケージ101の底面側が、振動センサ212により振動を検知する対象物である、例えば橋梁やトンネル付帯物、道路付帯物に、接着材により接着されるが、鍔部102Fの分だけ、無線センサ端末100を取り付ける対象物との接着部及び接合部の面積が大きくなるので、より強固に対象物に対して接着固定させて取り付けることができるようにしている。   When the through hole cannot be drilled in the attachment target portion, the bottom surface side of the package 101 is bonded to an object to be detected by the vibration sensor 212, for example, a bridge, a tunnel accessory, or a road accessory with an adhesive. However, since the area of the bonding portion and the bonding portion with the object to which the wireless sensor terminal 100 is to be attached is increased by the amount of the flange portion 102F, it can be more firmly attached and fixed to the object. I have to.

[第1の実施形態の効果]
以上のようにして、この実施形態の無線センサ端末100によれば、LTCC基板が積層されて成るパッケージ本体102に対して、透光性セラミックからなる蓋部103を、低融点ガラスからなる接合部材105により封止接合することで、パッケージ101を高気密性とすることができる。この場合に、この実施形態の無線センサ端末100は、パッケージ101の内部に、振動センサ212などのセンサ及び電源制御回路201、通信制御回路215や処理制御回路211などの電子部品が収納されると共に、壁部102W内にアンテナ216が収納されるので、いわゆるオールインワンパッケージの構成とすることができる。したがって、外部からの衝撃に十分耐える頑強性を持ち、かつ、軽量である無線センサ端末を実現することができる。
[Effect of the first embodiment]
As described above, according to the wireless sensor terminal 100 of this embodiment, the lid 103 made of translucent ceramic is bonded to the package main body 102 in which the LTCC substrate is laminated, and the bonding member made of low-melting glass. By sealing and bonding with 105, the package 101 can be made highly airtight. In this case, in the wireless sensor terminal 100 of this embodiment, a sensor such as a vibration sensor 212 and an electronic component such as a communication control circuit 215 and a processing control circuit 211 are housed in the package 101. Since the antenna 216 is accommodated in the wall 102W, a so-called all-in-one package structure can be obtained. Therefore, it is possible to realize a wireless sensor terminal that is robust enough to withstand external shocks and is lightweight.

そして、太陽電池モジュール202は、パッケージ本体102の凹部104内に収納されるため、太陽電池モジュール202によって、パッケージ本体102の壁部102Wの端面が覆われることはない。したがって、パッケージ本体102の壁部102Wに埋め込まれているアンテナ216は、太陽電池モジュール202に邪魔されることなく、電波の送受を行うことができる。   And since the solar cell module 202 is accommodated in the recessed part 104 of the package main body 102, the end surface of the wall part 102W of the package main body 102 is not covered with the solar cell module 202. Therefore, the antenna 216 embedded in the wall 102 </ b> W of the package body 102 can transmit and receive radio waves without being disturbed by the solar cell module 202.

また、この実施形態の無線センサ端末100においては、パッケージ101は、電波の送受を阻害する金属部分は用いずに、全てセラミック材料で構成すると共に、アンテナ216を埋め込むパッケージ本体102の壁部102Wは、高周波数特性の良い低抵抗導体を使用できるLTCC基板で構成しているので、無線センサ端末100全体の信頼性及び感度、そして、安定性のあるアンテナ伝搬特性を有するように構成することができる。   Further, in the wireless sensor terminal 100 of this embodiment, the package 101 is made entirely of a ceramic material without using a metal part that inhibits transmission and reception of radio waves, and the wall 102W of the package body 102 in which the antenna 216 is embedded is Since the high-frequency characteristics of the low-resistance conductor can be used for the LTCC substrate, the entire wireless sensor terminal 100 can be configured to have reliability and sensitivity, and stable antenna propagation characteristics. .

しかも、アンテナ216は、全方位に万遍なく電波が放射される無指向性の構成とされているので、無線センサ端末100の設置は、位置や方向を選ばずに簡単に施工することができるという効果がある。   In addition, since the antenna 216 has a non-directional configuration in which radio waves are radiated uniformly in all directions, the installation of the wireless sensor terminal 100 can be easily performed regardless of the position or direction. There is an effect.

また、この実施形態の無線センサ端末100は、パッケージ101が全てセラミックからなる構成であるので、パッケージが金属からなる場合のその他の不具合も回避することができる。すなわち、例えば金属筐体にサビ発生による耐久性の低下、金属筐体による電波や光の遮蔽の問題、落雷によってパッケージ内への渦電流が流れることによる電子部品の損傷、などの問題は、この実施形態のセラミックからなるオールインパッケージ構成の無線センサ端末100では、生じることはない。   In addition, since the wireless sensor terminal 100 according to this embodiment has a configuration in which the package 101 is entirely made of ceramic, other problems when the package is made of metal can be avoided. That is, problems such as deterioration of durability due to rust generation in metal casing, problems of shielding radio waves and light by metal casing, damage of electronic parts due to eddy current flowing into package due to lightning strike, etc. It does not occur in the wireless sensor terminal 100 having the all-in-package configuration made of ceramic according to the embodiment.

また、この実施形態の無線センサ端末100では、パッケージ101から電気的な接続端子などが外部に露呈されることはないので、パッケージ101の高気密性を容易に維持することができ、湿気浸透も防ぐこともできるという効果もある。   Further, in the wireless sensor terminal 100 of this embodiment, since the electrical connection terminals and the like are not exposed to the outside from the package 101, the high airtightness of the package 101 can be easily maintained, and moisture penetration is also possible. There is also an effect that it can be prevented.

また、上述した実施形態においては、パッケージ本体102の小凹部104a内に配置された電子部品は、充填材料で覆われることにより、空気層が触れない構成とされているので、電子部品が湿気等により劣化することはない。さらに、しかも、充填材料は放熱特性の良い材料で構成されているので、電子部品で発生する熱の放熱も良好に行なわれ、無線センサ端末100として長寿命を実現しつつ、安定な動作を確保することができるという効果もある。   In the above-described embodiment, the electronic component arranged in the small recess 104a of the package body 102 is covered with the filling material so that the air layer is not touched. Will not deteriorate. In addition, since the filling material is made of a material having good heat dissipation characteristics, heat generated from the electronic component is also well radiated, and the wireless sensor terminal 100 can achieve a long life and ensure stable operation. There is also an effect that can be done.

したがって、この実施形態の無線センサ端末100は、高温下、低温下、高含塩分環境下や高濃度ガス下においても、その高気密性により設置可能である。   Therefore, the wireless sensor terminal 100 of this embodiment can be installed due to its high airtightness even under high temperature, low temperature, high salinity environment and high concentration gas.

また、上述の実施形態の無線センサ端末100では、自立電源として、太陽電池モジュール202のみを利用するのではなく、他の自立電源、上述の実施形態では、振動発電素子203をも利用するようにするので、光を受光する時間が少ない設置場所においても利用可能である。しかも、上述の実施形態の無線センサ端末100は、蓄電用キャパシタ204からなる蓄電部を備えているので、自立電源である太陽電池モジュール202や振動発電素子203の余剰電力を蓄電しておくことで、これらの自立電源から電源電圧を得られないときでも、蓄電部に蓄電された電力を用いて駆動することができるという効果がある。   In the wireless sensor terminal 100 of the above-described embodiment, not only the solar cell module 202 is used as a self-supporting power source, but also another self-supporting power source, in the above-described embodiment, the vibration power generation element 203 is also used. Therefore, it can be used in an installation place where the time for receiving light is small. In addition, since the wireless sensor terminal 100 according to the above-described embodiment includes the power storage unit including the power storage capacitor 204, the surplus power of the solar cell module 202 and the vibration power generation element 203 that are independent power sources is stored. Even when the power supply voltage cannot be obtained from these independent power sources, there is an effect that the power can be driven using the power stored in the power storage unit.

また、上述の実施形態の無線センサ端末100のパッケージ101の、パッケージ本体102に対する蓋部103の封止結合は、低融点ガラスからなる接合部材を用いると共に、レーザーによる局所加熱により行うようにしたので、パッケージ本体102の内部の温度の上昇を抑えることができ、パッケージ本体102の内部に配置された電子部品の電気的接続に半田を用いることができるという効果がある。さらに、この実施形態では、パッケージ本体102の壁部102W内には、放熱ビア110を設けたので、パッケージ本体102の内部の温度の上昇を、より確実に抑えることができるものである。   In addition, the sealing and bonding of the lid 103 to the package body 102 of the package 101 of the wireless sensor terminal 100 of the above-described embodiment is performed by using a bonding member made of low-melting glass and by local heating with a laser. Thus, an increase in temperature inside the package main body 102 can be suppressed, and solder can be used for electrical connection of electronic components arranged inside the package main body 102. Furthermore, in this embodiment, since the heat radiating via 110 is provided in the wall portion 102W of the package main body 102, an increase in temperature inside the package main body 102 can be more reliably suppressed.

[第2の実施形態]
上述の第1の実施形態では、太陽電池モジュール202は平板形状の太陽電池セルを用いたもので構成し、この太陽電池モジュール202を保護するために、パッケージ本体102の内部に収納すると共に、蓋部103をパッケージ本体102に封止接合することで、高気密性のパッケージ101を構成するようにした。
[Second Embodiment]
In the above-described first embodiment, the solar cell module 202 is configured by using flat-plate solar cells, and in order to protect the solar cell module 202, the solar cell module 202 is housed inside the package body 102, and the lid The portion 103 is hermetically bonded to the package main body 102, whereby the highly airtight package 101 is configured.

これに対して、第2の実施形態では、太陽電池モジュールとして以下に説明するような特殊形状の太陽電池セルを用いたものを用いることで、蓋部103を、太陽電池モジュールで兼用するように構成することで省略できるようにしている。   On the other hand, in the second embodiment, by using a solar cell module using a solar cell having a special shape as described below, the lid 103 is also used as the solar cell module. It can be omitted by configuring.

図7は、この第2の実施形態の無線センサ端末100Aの構成例を示すもので、第1の実施形態の無線センサ端末100と同一部分には、同一参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。   FIG. 7 shows a configuration example of the wireless sensor terminal 100A of the second embodiment. The same reference numerals are given to the same parts as those of the wireless sensor terminal 100 of the first embodiment, and the details thereof are shown. Description is omitted.

この第2の実施形態の無線センサ端末100Aにおいては、上述した第1の実施形態の無線センサ端末100における蓋部103を用いないことと、平板形状の太陽電池モジュール202に代えて、図7に示すような半球状のドーム型形状を備える太陽電池モジュール300を用いること以外の構成、すなわち、パッケージ本体102側の構成は、第1の実施形態の無線センサ端末100と同様とされる。   In the wireless sensor terminal 100A of the second embodiment, the lid 103 in the wireless sensor terminal 100 of the first embodiment described above is not used, and instead of the flat plate solar cell module 202, FIG. The configuration other than using the solar cell module 300 having a hemispherical dome shape as shown, that is, the configuration on the package body 102 side is the same as that of the wireless sensor terminal 100 of the first embodiment.

この第2の実施形態の無線センサ端末100Aで用いる太陽電池モジュール300は、周知の球状太陽電池セル301の多数個を、所定の厚さのドーム形状の透光性部材302内に収納した構成を備える。球状太陽電池セル301は、直径が例えば1〜2mm程度の球状形状を有するもので、受光面が球面であるので、あらゆる方向からの光を受けることができ、平板形状の太陽電池セルに比べて約3倍の光を取り込めるようにされたものである。   The solar cell module 300 used in the wireless sensor terminal 100A of the second embodiment has a configuration in which many known spherical solar cells 301 are housed in a dome-shaped translucent member 302 having a predetermined thickness. Prepare. The spherical solar battery cell 301 has a spherical shape with a diameter of, for example, about 1 to 2 mm. Since the light receiving surface is a spherical surface, the spherical solar battery cell 301 can receive light from all directions, compared to a flat plate solar battery cell. It is designed to capture about three times as much light.

透光性部材302は、この例では、例えば透光性セラミックで構成されており、この透光性部材302内に、球状太陽電池セル301の多数個が、直列に、あるいは並列に、あるいは直並列に接続されて設けられる。この太陽電池モジュール300の端子は、透光性部材302の端面から導出されている。そして、パッケージ本体102においては、太陽電池モジュール300の端面の形状に合わせて、断面が円形状の凹部104Aが形成されている。そして、パッケージ本体102のこの凹部104Aには、第1の実施形態と同様に、段差部106Aが設けられており、これにより、凹部104Aは、小凹部104aAと大凹部104bAからなるものとされている。   In this example, the translucent member 302 is made of, for example, translucent ceramic. In the translucent member 302, a large number of spherical solar cells 301 are connected in series, in parallel, or directly. Provided connected in parallel. The terminals of the solar cell module 300 are led out from the end face of the translucent member 302. In the package main body 102, a recess 104A having a circular cross section is formed in accordance with the shape of the end face of the solar cell module 300. The recess 104A of the package body 102 is provided with a stepped portion 106A as in the first embodiment, whereby the recess 104A is composed of a small recess 104aA and a large recess 104bA. Yes.

そして、太陽電池モジュール300の端面から導出されている端子が、LTCC基板を積層することで構成されているパッケージ本体102の段差部106に形成されているビアからなる導体と接続された後、第1の実施形態と同様にして、低融点ガラスからなる接合部材105Aにより、太陽電池モジュール300の端面が、パッケージ本体102の段差部106Aに封止接合される。この場合には、接合部材105Aによる封止接合のための局所加熱のためのレーザーLZは、透光性セラミックからなる太陽電池モジュール300の透光性部材302を通じて、若干斜め方向から照射される。なお、この場合に、太陽電池モジュール300の端面と、段差部106Aの端面とを封止接合するだけでなく、大凹部104bの内壁面と太陽電池モジュール300の端面近傍の周側面との間も、低融点ガラスからなる接合部材で封止接合するようにするとよい。   And after the terminal derived | led-out from the end surface of the solar cell module 300 is connected with the conductor which consists of the via | veer formed in the level | step-difference part 106 of the package main body 102 comprised by laminating | stacking an LTCC board | substrate, Similarly to the first embodiment, the end surface of the solar cell module 300 is sealed and joined to the stepped portion 106 </ b> A of the package body 102 by the joining member 105 </ b> A made of low-melting glass. In this case, the laser LZ for local heating for sealing and bonding by the bonding member 105A is irradiated from a slightly oblique direction through the light transmitting member 302 of the solar cell module 300 made of light transmitting ceramic. In this case, not only the end surface of the solar cell module 300 and the end surface of the stepped portion 106A are sealed and joined, but also between the inner wall surface of the large recess 104b and the peripheral side surface in the vicinity of the end surface of the solar cell module 300. It is preferable to perform sealing and joining with a joining member made of low melting point glass.

以上のように構成される第2の実施形態の無線センサ端末100Aは、上述した第1の実施形態の無線センサ端末100と同様の作用効果を有する上に、蓋部103を不要とした簡単な構成を備えるという効果が得られる。さらに、太陽電池モジュール300を用いた構成により、平板形状の太陽電池モジュール202に比較して、より高効率で発電ができて一日を通した発電量(積算発電量)が増加するという効果があると共に、曇りの日であっても高いパフォーマンスを発揮できるという効果がある。   The wireless sensor terminal 100A according to the second embodiment configured as described above has the same operational effects as the wireless sensor terminal 100 according to the first embodiment described above, and is simple in that the lid 103 is unnecessary. The effect of having the configuration is obtained. Further, the configuration using the solar cell module 300 has an effect that the power generation amount (integrated power generation amount) throughout the day can be increased with higher efficiency than that of the flat plate solar cell module 202. In addition, there is an effect that high performance can be exhibited even on a cloudy day.

なお、図7の例では、パッケージ本体102の凹部104Aに、第1の実施形態と同様に段差部106Aを設けるようにした。しかし、パッケージ本体102の壁部102Wの端面において、当該壁部102Wに埋め込まれているアンテナ216の領域と重ならないように太陽電池モジュール300を封止接合するようにすることもでき、その場合には、段差部106Aを設ける必要はない。   In the example of FIG. 7, the stepped portion 106A is provided in the recess 104A of the package main body 102 as in the first embodiment. However, the solar cell module 300 can be sealed and bonded to the end face of the wall 102W of the package body 102 so as not to overlap the area of the antenna 216 embedded in the wall 102W. It is not necessary to provide the step portion 106A.

また、図7の例では、太陽電池モジュール300を接合するパッケージ本体は、第1の実施形態のパッケージ本体102をそのまま流用するようにしたが、パッケージ本体も、外観が扁平の円柱形状とするようにしてもよい。   Further, in the example of FIG. 7, the package body to which the solar cell module 300 is bonded is diverted from the package body 102 of the first embodiment as it is, but the package body is also formed in a cylindrical shape with a flat appearance. It may be.

[その他の実施形態または変形例]
<外部端子について>
上述の実施形態の無線センサ端末100及び100Aでは、外部の装置や部品と接続するための外部端子は設けない構成とした。しかし、パッケージ本体102の内部に設けられていないセンサ等の部品を、無線センサ端末100,100Aの外部に配設し、当該外部に配設されたセンサ等の部品と、パッケージ本体102の内部の処理制御回路211等と接続することができれば、便利である。
[Other Embodiments or Modifications]
<About external terminals>
In the wireless sensor terminals 100 and 100A of the above-described embodiment, an external terminal for connecting to an external device or component is not provided. However, components such as sensors that are not provided inside the package main body 102 are arranged outside the wireless sensor terminals 100 and 100A, and components such as sensors arranged outside the package main body 102 and the inside of the package main body 102 are arranged. It would be convenient if it could be connected to the processing control circuit 211 or the like.

外部に配設されたセンサ等の部品との接続を考慮した場合の無線センサ端末100Bの構成例を図8(A)及び(B)に示す。この図8の例の無線センサ端末100Bは、第1の実施形態の無線センサ端末に適用した場合として示しており、図1に示した無線センサ端末100と同一部分には、同一符号を付してある。   8A and 8B show a configuration example of the wireless sensor terminal 100B in consideration of connection with a component such as a sensor arranged outside. The wireless sensor terminal 100B in the example of FIG. 8 is illustrated as applied to the wireless sensor terminal of the first embodiment, and the same parts as those of the wireless sensor terminal 100 illustrated in FIG. It is.

この例の無線センサ端末100Bは、パッケージ本体102の壁部102の外表面及び鍔部102Fの外表面に露呈する外部端子111を備える。その他は、図1(A),(B)に示した無線センサ端末100と同様に構成される。   The wireless sensor terminal 100B of this example includes an external terminal 111 exposed on the outer surface of the wall portion 102 of the package body 102 and the outer surface of the flange portion 102F. Other configurations are the same as those of the wireless sensor terminal 100 shown in FIGS. 1 (A) and 1 (B).

この例の無線センサ端末100Bでは、外部端子111は、LTCC基板の導体パターンを介して、パッケージ本体102の内部の処理制御回路211に接続されている。なお、外部端子が、パッケージ本体102の内部のいずれの回路に接続されているかは、その外部端子の用途によるものであって、処理制御回路211に接続される場合に限らないことは言うまでもない。   In the wireless sensor terminal 100B of this example, the external terminal 111 is connected to the processing control circuit 211 inside the package main body 102 via the conductor pattern of the LTCC substrate. It goes without saying that which circuit inside the package body 102 is connected to the external terminal depends on the use of the external terminal and is not limited to being connected to the processing control circuit 211.

なお、外部端子111は、必要に応じて使用できればよいので、常に露呈させる必要はなく、当該外部端子111を開閉可能に覆うカバーを設けるようにしてもよい。このカバーは、外部のセンサ等の部品との接続をする際に開け、接続が完了したら、その接続部分も含めて覆うことができるように構成されていると更によい。   Note that the external terminal 111 only needs to be used as necessary, and thus it is not always necessary to expose the external terminal 111, and a cover that covers the external terminal 111 so as to be openable and closable may be provided. It is further preferable that the cover is configured so that it can be opened when connecting to a component such as an external sensor and the connection part can be covered when the connection is completed.

<アンテナ整合回路について>
また、上述の実施形態の説明では、アンテナ216と通信制御回路215との間に設けられるアンテナ整合回路についての配置は省略したが、アンテナ整合回路は、パッケージ本体102の小凹部104a内に設けてよいし、また、パッケージ本体102の壁部102W内に設けるようにしてもよい。必要によっては、アンテナ整合回路は、通信制御回路215の中に設置することも可能である。
<About antenna matching circuit>
In the description of the above embodiment, the arrangement of the antenna matching circuit provided between the antenna 216 and the communication control circuit 215 is omitted. However, the antenna matching circuit is provided in the small recess 104 a of the package body 102. Alternatively, it may be provided in the wall 102W of the package body 102. If necessary, the antenna matching circuit can be installed in the communication control circuit 215.

図9は、アンテナ整合回路217がパッケージ本体102の小凹部104a内に設けられている無線センサ端末100Cの例を示す図であり、また、図10は、アンテナ整合回路218がパッケージ本体102の壁部102W内に設けられている無線センサ端末100Dの例を示す図である。図9及び図10は、第1の実施形態の無線センサ端末の場合を示しており、図1及び図2に示した各部と同一の部分には、同一符号を付してある。   FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the wireless sensor terminal 100C in which the antenna matching circuit 217 is provided in the small recess 104a of the package main body 102. FIG. 10 illustrates the antenna matching circuit 218 in the wall of the package main body 102. It is a figure which shows the example of wireless sensor terminal 100D provided in the part 102W. 9 and 10 show the case of the wireless sensor terminal of the first embodiment, and the same parts as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.

アンテナ整合回路217及び218は、アンテナ216と通信制御回路215との間に設けられるインピーダンス調整回路であり、容量性素子と、インダクタンス素子とで構成される。なお、アンテナ整合回路217及び218は、容量性素子とインダクタンス素子とによる集中定数回路によるものだけではなく、分布定数回路によるものや、集中定数と分布定数の組み合わせによるものであってもよい。図9の例においては、パッケージ本体102の小凹部104aの底面に導電パターン1070が形成されている。そして、このパッケージ本体102の小凹部104aの底面において、アンテナ整合回路217が、アンテナ216と通信制御回路215との間に接続されて設けられる。   The antenna matching circuits 217 and 218 are impedance adjustment circuits provided between the antenna 216 and the communication control circuit 215, and include a capacitive element and an inductance element. The antenna matching circuits 217 and 218 are not limited to a lumped constant circuit including a capacitive element and an inductance element, but may be a distributed constant circuit or a combination of a lumped constant and a distributed constant. In the example of FIG. 9, a conductive pattern 1070 is formed on the bottom surface of the small recess 104 a of the package body 102. An antenna matching circuit 217 is provided between the antenna 216 and the communication control circuit 215 on the bottom surface of the small recess 104 a of the package body 102.

また、図10の例においては、容量性素子とインダクタンス素子とからなるアンテナ整合回路218が、パッケージ本体102の壁部102W内の、アンテナ216と通信制御回路215との間となる位置に埋め込まれて、設けられる。   In the example of FIG. 10, an antenna matching circuit 218 composed of a capacitive element and an inductance element is embedded in a position between the antenna 216 and the communication control circuit 215 in the wall 102W of the package body 102. Provided.

<その他>
なお、上述の第1の実施形態では、太陽電池モジュール202によりパッケージ本体102の凹部104を覆うように構成したが、このような構成に限られる訳ではなく、太陽電池モジュール202は、外光を受けることができる部位であって、凹部104を覆わない位置に配設してもよい。この場合にも、太陽電池モジュールが受ける外光側から見たときに、前記太陽電池モジュールが前記外光を受ける面と、前記壁部とは、互いに重ならない領域とされるものである。
<Others>
In the first embodiment described above, the solar cell module 202 is configured to cover the concave portion 104 of the package main body 102. However, the present invention is not limited to this configuration, and the solar cell module 202 transmits external light. It may be a part that can be received and disposed at a position that does not cover the recess 104. Also in this case, when viewed from the external light side received by the solar cell module, the surface where the solar cell module receives the external light and the wall portion are areas that do not overlap each other.

また、上述の実施形態では、アンテナ216は、無指向性に近い特性とするために2個の棒状の導体からなるものとしたが、1個の導体からなるものでもよいし、また、棒状の導体からなるものに限らず、種々の形状の導体からなるものであってよい。また、アンテナ216を、無指向性により近い特性とする場合には、3個以上のアンテナ導体からなるとしてもよいことは言うまでもない。   Further, in the above-described embodiment, the antenna 216 is composed of two rod-shaped conductors in order to obtain characteristics close to omnidirectionality. However, the antenna 216 may be composed of one conductor, or a rod-shaped conductor. It is not limited to those made of conductors, and may be made of conductors of various shapes. Needless to say, the antenna 216 may be composed of three or more antenna conductors when the antenna 216 has characteristics closer to omnidirectionality.

また、上述の実施形態では、センサは、振動センサと、トリガセンサと、温度センサとしたが、これらは一例であって、これらのセンサに限られるものではなく、この発明の無線センサ端末が検知すべき検出対象属性に応じたセンサがパッケージ内に設けられることは言うまでもない。   In the above-described embodiment, the vibration sensor, the trigger sensor, and the temperature sensor are used as the sensor. However, these are only examples, and are not limited to these sensors. The wireless sensor terminal of the present invention detects the sensor. Needless to say, a sensor corresponding to the attribute to be detected is provided in the package.

100…無線センサ端末、101…パッケージ、102…パッケージ本体、102W…パッケージ本体の壁部、103…蓋部、104…凹部、105…接合部材、106…段差部、107a,107b,107c,107d…導体パターン、108a,108b,108c,108d…ビア、202…太陽電池モジュール、203…振動発電素子、204…蓄電用キャパシタ、211…処理制御回路、212…振動センサ、215…通信制御回路、216…アンテナ、300…太陽電池モジュール、301…太陽電池セル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Wireless sensor terminal 101 ... Package, 102 ... Package main body, 102W ... Wall part of package main body, 103 ... Cover part, 104 ... Recessed part, 105 ... Joining member, 106 ... Step part, 107a, 107b, 107c, 107d ... Conductor pattern, 108a, 108b, 108c, 108d ... via, 202 ... solar cell module, 203 ... vibration power generation element, 204 ... storage capacitor, 211 ... processing control circuit, 212 ... vibration sensor, 215 ... communication control circuit, 216 ... Antenna 300 ... Solar cell module 301 ... Solar cell

Claims (12)

太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールに接続され、電源電圧を生成する電源回路と、
前記電源回路からの電源電圧を受けて検知対象属性を検知するセンサと、
前記センサで検出された前記検知対象属性の情報を含む検知信号から無線送信信号を生成する無線送信信号生成回路と、
前記無線送信信号生成回路で生成された前記無線送信信号を電波として放射するアンテナと、
壁部に囲まれた凹部を備え、前記凹部に、前記太陽電池モジュールが外光を受ける面を遮蔽しないように、前記電源回路と、前記センサと、前記無線送信信号生成回路とが、配置されると共に、前記壁部内に前記アンテナが埋め込まれて設けられたパッケージと、
を備え、
前記太陽電池モジュールが受ける外光側から見たときに、前記太陽電池モジュールが前記外光を受ける面と、前記壁部とは、互いに重ならない領域とされると共に、
前記パッケージの少なくとも前記凹部を覆う部材が前記パッケージと接合されて、密閉構造とされる
ことを特徴とする無線センサ端末。
A solar cell module;
A power supply circuit connected to the solar cell module and generating a power supply voltage;
A sensor for detecting a detection target attribute in response to a power supply voltage from the power supply circuit;
A wireless transmission signal generation circuit that generates a wireless transmission signal from a detection signal including information on the detection target attribute detected by the sensor;
An antenna that radiates the radio transmission signal generated by the radio transmission signal generation circuit as a radio wave;
The power supply circuit, the sensor, and the wireless transmission signal generation circuit are arranged in the recess so as not to shield the surface on which the solar cell module receives external light. And a package in which the antenna is embedded in the wall,
With
When viewed from the external light side received by the solar cell module, the surface on which the solar cell module receives the external light and the wall portion are areas that do not overlap each other,
A member that covers at least the recess of the package is joined to the package to form a sealed structure.
前記太陽電池モジュールは、平板形状を備えていて、前記凹部に、前記太陽電池モジュールが外光を受ける面を遮蔽しないように、前記電源回路と、前記センサと、前記無線送信信号生成回路とが、配置されると共に、
少なくとも前記凹部を覆う部材は、透光性材料からなり、前記太陽電池モジュールの外光を受光する面に対向して、設けられる
ことを特徴とする請求項1に記載の無線センサ端末。
The solar cell module has a flat plate shape, and the power supply circuit, the sensor, and the wireless transmission signal generation circuit are provided in the recess so as not to shield a surface on which the solar cell module receives external light. Placed,
The wireless sensor terminal according to claim 1, wherein at least the member covering the recess is made of a light-transmitting material and is provided to face a surface of the solar cell module that receives external light.
前記太陽電池モジュールは、複数個の球状の太陽電池セルが透光性材料に埋め込まれた構成を有すると共に、外観がドーム状形状を有し、前記少なくとも前記凹部を覆う部材は、前記太陽電池モジュールにより兼用される
ことを特徴とする請求項1に記載の無線センサ端末。
The solar cell module has a configuration in which a plurality of spherical solar cells are embedded in a translucent material, and has an external appearance having a dome shape, and the member covering at least the recess is the solar cell module The wireless sensor terminal according to claim 1, wherein the wireless sensor terminal is also used.
前記凹部には、所定の材料が、前記電源回路と、前記センサと、前記無線送信信号生成回路とが空気層に触れないように充填されている
ことを特徴とする請求項1〜請求項3に記載の無線センサ端末。
The said recessed part is filled with the predetermined material so that the said power supply circuit, the said sensor, and the said radio | wireless transmission signal generation circuit may not touch an air layer. The wireless sensor terminal according to 1.
前記所定の材料は、前記凹部の空洞部を無くすように充填されていると共に、前記パッケージの熱伝導率以上の熱伝導率を有する材料である
ことを特徴とする請求項4に記載の無線センサ端末。
5. The wireless sensor according to claim 4, wherein the predetermined material is a material that is filled so as to eliminate the hollow portion of the recess and has a thermal conductivity equal to or higher than the thermal conductivity of the package. Terminal.
前記電源回路には、前記太陽電池モジュールからの電力エネルギーを蓄電する蓄電部が設けられている
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の無線センサ端末。
The wireless sensor terminal according to claim 1, wherein the power supply circuit is provided with a power storage unit that stores power energy from the solar cell module.
前記パッケージは、複数のセラミック層を積層したものとして構成されており、
前記アンテナは、前記複数のセラミック層の少なくとも一層を貫通するビア内に充填される導体からなる構成とされると共に、
前記太陽電池モジュールと、前記電源回路と、前記センサと、前記無線送信信号生成回路と、前記アンテナとの電気的な接続は、前記積層される前記複数のセラミック層の間に設けられる導体を介して行われる
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の無線センサ端末。
The package is configured as a laminate of a plurality of ceramic layers,
The antenna is composed of a conductor filled in a via penetrating at least one of the plurality of ceramic layers,
The solar cell module, the power supply circuit, the sensor, the wireless transmission signal generation circuit, and the antenna are electrically connected via a conductor provided between the stacked ceramic layers. The wireless sensor terminal according to claim 1, wherein the wireless sensor terminal is performed.
前記少なくとも前記凹部を覆う部材は、透光性のセラミックからなり、前記密閉構造とするための封止部は、低融点ガラス溶融による接合部とされている
ことを特徴とする請求項7に記載の無線センサ端末。
The member that covers the at least the concave portion is made of translucent ceramic, and the sealing portion for forming the hermetic structure is a bonding portion by melting of low-melting glass. Wireless sensor terminal.
前記壁部には、前記パッケージの熱伝導率以上の熱伝導率を有する材料で充填されたビアが形成されている
ことを特徴とする請求項8に記載の無線センサ端末。
The wireless sensor terminal according to claim 8, wherein a via filled with a material having a thermal conductivity equal to or higher than the thermal conductivity of the package is formed in the wall portion.
前記壁部に埋め込まれたアンテナは、指向性の方向が異なる2個以上のアンテナから構成されている
ことを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の無線センサ端末。
The wireless sensor terminal according to any one of claims 1 to 9, wherein the antenna embedded in the wall portion includes two or more antennas having different directivity directions.
発電素子として、前記太陽電池モジュールに加えて振動発電素子を備えると共に、前記蓄電部は、前記振動発電素子からの電力エネルギーをも蓄電する
ことを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の無線センサ端末。
The power generation element includes a vibration power generation element in addition to the solar cell module, and the power storage unit also stores power energy from the vibration power generation element. Wireless sensor terminal.
前記凹部において、前記無線送信信号生成回路と前記アンテナとの間にアンテナ整合回路を設けた
ことを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の無線センサ端末。
The wireless sensor terminal according to any one of claims 1 to 11, wherein an antenna matching circuit is provided between the wireless transmission signal generation circuit and the antenna in the recess.
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